KR102604742B1 - Optical device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 광 소자는, 기판; 상기 기판의 일부분에 형성된 트렌치; 상기 트렌치 내에 형성된 클래드층; 상기 클래드층 상에 제1 두께로 형성된 제1 구조물; 상기 클래드층 상에 상기 제1 두께와는 다른 제2 두께로 형성된 제2 구조물;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 광 소자는, 기판; 상기 기판의 일부분에 형성된 트렌치 내에 형성된 클래드층; 상기 클래드 층 상에 형성된 제1 층 및 상기 제1 층의 일부 영역 상에 적층된 제2 층을 포함하면서 제1 방향으로 연장되는 광 전달 구조체;를 포함하고, 상기 제1 층은, 상기 제1 방향을 따라 연장되면서 점차 감소하는 너비를 가지는 제1 영역과, 상기 제1 영역 중 최소 너비를 가지는 단부와 연결되어, 상기 최소 너비를 가지면서 연장되는 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 층은, 상기 제1 방향을 따라 연장되면서 점차 감소하는 너비를 가지고, 상기 제2 층의 상면이 삼각 형상을 가질 수 있다.An optical device according to the technical idea of the present invention includes a substrate; a trench formed in a portion of the substrate; A clad layer formed within the trench; a first structure formed on the clad layer to a first thickness; It may include a second structure formed on the clad layer with a second thickness different from the first thickness.
In addition, an optical device according to the technical idea of the present invention includes a substrate; a clad layer formed in a trench formed in a portion of the substrate; a light transmitting structure comprising a first layer formed on the clad layer and a second layer laminated on a portion of the first layer and extending in a first direction, wherein the first layer includes the first layer. It includes a first region having a width that gradually decreases as it extends along a direction, and a second region connected to an end having the minimum width of the first region and extending while having the minimum width, the second layer , the width gradually decreases as it extends along the first direction, and the upper surface of the second layer may have a triangular shape.

Description

광 소자 및 그 제조 방법{Optical device and method for manufacturing the same}Optical device and method for manufacturing the same}

본 발명의 기술적 사상은 광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 두께를 가지는 광 구조물을 포함하는 광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to an optical device and a method of manufacturing the same, and more specifically, to an optical device including optical structures having different thicknesses and a method of manufacturing the same.

반도체 장치의 고속화 요구에 따라 집적 회로에 광 소자가 도입되고 있다. 광 소자는 SOI 기판을 기반으로 하여 제조되고 있다. 즉, SOI 기판의 실리콘 산화층은 하부 클래딩층으로 기능하며, SOI 기판의 단결정 실리콘층은 목적하는 패턴으로 식각하여 코어층으로 기능하도록 제조될 수 있다. 이에 따라, 광 소자들이 비교적 단순한 구조를 가진다. 최근 개별 광소자의 특성을 최적화할 수 있는 다양한 구조의 광 소자 형상 및 그 제조 방법이 요구되고 있다.In response to the demand for faster semiconductor devices, optical devices are being introduced into integrated circuits. Optical devices are manufactured based on SOI substrates. That is, the silicon oxide layer of the SOI substrate functions as a lower cladding layer, and the single crystal silicon layer of the SOI substrate can be manufactured to function as a core layer by etching into a desired pattern. Accordingly, optical devices have a relatively simple structure. Recently, there has been a demand for various optical device shapes and manufacturing methods that can optimize the characteristics of individual optical devices.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 제조 비용을 절감하고, 광 전달 특성이 최적화된 개별 구조물들을 포함하는 광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to reduce manufacturing costs and provide an optical device including individual structures with optimized light transmission characteristics and a manufacturing method thereof.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 광 소자는, 기판; 상기 기판의 일부분에 형성된 트렌치; 상기 트렌치 내에 형성된 클래드층; 상기 클래드층 상에 제1 두께로 형성된 제1 구조물; 상기 클래드층 상에 상기 제1 두께와는 다른 제2 두께로 형성된 제2 구조물;을 포함할 수 있다.An optical device according to an aspect according to the technical idea of the present invention includes a substrate; a trench formed in a portion of the substrate; A clad layer formed within the trench; a first structure formed on the clad layer to a first thickness; It may include a second structure formed on the clad layer with a second thickness different from the first thickness.

일부 실시예들에서, 상기 제1 및 상기 제2 구조물을 제1 방향으로 서로 연결하는 연결 구조물;을 더 포함하고, 상기 제1 방향을 따라 연장되는 상기 제1 구조물의 너비는 상기 제2 구조물의 너비보다 크고, 상기 연결 구조물은 상기 제1 구조물와 연결된 단부로부터 상기 제2 구조물과 연결된 단부로 연장됨에 따라 너비가 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, it further includes a connecting structure connecting the first and second structures to each other in a first direction, wherein the width of the first structure extending along the first direction is that of the second structure. It may be larger than the width, and the connection structure may be an optical device in which the width gradually decreases as it extends from an end connected to the first structure to an end connected to the second structure.

일부 실시예들에서, 상기 제1 두께는 상기 제2 두께보다 크고, 상기 연결 구조물은 상기 제1 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the first thickness is greater than the second thickness, and the connecting structure may be an optical device having the first thickness.

일부 실시예들에서, 상기 제1 구조물, 상기 연결 구조물, 및 상기 제2 구조물로 이루어진 광 전달 구조체는, 제1 층 및 상기 제1 층의 일부 영역 상에 적층된 제2 층으로 나뉘고, 상기 제1 구조물은, 상기 제1 층의 제1 영역 및 상기 제2 층의 제1 영역이 적층된 구조이고, 상기 연결 구조물은, 테이퍼 형상을 각각 포함하는, 상기 제1 층의 제2 영역 및 상기 제2 층의 제2 영역이 적층된 구조이고, 상기 제2 구조물은 상기 제1 층의 제3 영역을 포함하는 구조인 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the light transmitting structure comprised of the first structure, the connecting structure, and the second structure is divided into a first layer and a second layer laminated on a portion of the first layer, and 1 structure is a structure in which a first region of the first layer and a first region of the second layer are stacked, and the connection structure includes a second region of the first layer and the first region, each including a tapered shape. It may be an optical device in which a second region of two layers is stacked, and the second structure includes a third region of the first layer.

일부 실시예들에서, 상기 제1 층의 제2 영역은 상기 제1 방향으로 연장되면서 너비가 점차 감소하는 사다리꼴 형상이고, 상기 제2 층의 제2 영역은 상기 제1 방향으로 연장되면서 너비가 점차 감소하는 삼각 형상인 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the second region of the first layer has a trapezoidal shape whose width gradually decreases as it extends in the first direction, and the second region of the second layer gradually decreases in width as it extends in the first direction. It may be an optical device characterized by a decreasing triangular shape.

일부 실시예들에서, 상기 제1 층의 제2 영역의 상기 제1 방향으로의 제1 길이는, 상기 제2 층의 제2 영역의 상기 제1 방향으로의 제2 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the first length of the second region of the first layer in the first direction is less than the second length of the second region of the second layer in the first direction. It may be an optical device.

일부 실시예들에서, 상기 제2 층의 제2 영역은, 상기 제1 층의 제2 영역의 일부 영역 및 상기 제1 층의 제3 영역의 일부 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the second region of the second layer may be an optical device characterized in that it is formed on a partial region of the second region of the first layer and a partial region of the third region of the first layer. You can.

일부 실시예들에서, 상기 제2 층은, 상기 제1 층의 상면의 가장자리를 노출시키면서, 상기 제2 층 하부의 가장자리를 따라 형성되는 홈(groove)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the second layer may be an optical device that includes a groove formed along an edge of the lower portion of the second layer while exposing an edge of the upper surface of the first layer. there is.

일부 실시예들에서, 상기 홈을 채우고, 상기 제2 층의 측면 하부의 가장자리를 따라 띠 형상으로 형성된 물질층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the optical device may further include a material layer that fills the groove and is formed in a strip shape along a lower edge of a side of the second layer.

일부 실시예들에서, 상기 물질층은 상기 제1 및 상기 제2 층을 이루는 물질과 식각 선택비가 다른 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the material layer may be an optical device having an etch selectivity that is different from the material forming the first and second layers.

일부 실시예들에서, 상기 제1 층의 너비는 상기 제2 층의 너비보다 크고, 상기 제1 층의 상면 중 노출된 면 상에 형성된 물질층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the width of the first layer is greater than the width of the second layer, and the optical device may further include a material layer formed on an exposed upper surface of the first layer. .

일부 실시예들에서, 상기 제1 및 상기 제2 구조물은 단결정층인 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the first and second structures may be optical devices characterized in that they are single crystal layers.

일부 실시예들에서, 상기 제1 구조물은 광 커플러이고, 상기 제2 구조물은 광 도파로이고, 상기 연결 구조물은 상기 광 커플러와 상기 광 도파로를 연결시키는 구조인 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the first structure may be an optical coupler, the second structure may be an optical waveguide, and the connection structure may be an optical device that connects the optical coupler and the optical waveguide.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 광 소자는, 기판; 상기 기판의 일부분에 형성된 트렌치 내에 형성된 클래드층; 상기 클래드 층 상에 형성된 제1 층 및 상기 제1 층의 일부 영역 상에 적층된 제2 층을 포함하면서 제1 방향으로 연장되는 광 전달 구조체;를 포함하고, 상기 제1 층은, 상기 제1 방향을 따라 연장되면서 점차 감소하는 너비를 가지는 제1 영역과, 상기 제1 영역 중 최소 너비를 가지는 단부와 연결되어, 상기 최소 너비를 가지면서 연장되는 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 층은, 상기 제1 방향을 따라 연장되면서 점차 감소하는 너비를 가지고, 상기 제2 층의 상면이 삼각 형상을 가지는 광 소자일 수 있다.An optical device according to an aspect according to the technical idea of the present invention includes a substrate; a clad layer formed in a trench formed in a portion of the substrate; a light transmitting structure comprising a first layer formed on the clad layer and a second layer laminated on a portion of the first layer and extending in a first direction, wherein the first layer includes the first layer. It includes a first region having a width that gradually decreases as it extends along a direction, and a second region connected to an end having the minimum width of the first region and extending while having the minimum width, the second layer , It may be an optical device that has a width that gradually decreases as it extends along the first direction, and the upper surface of the second layer has a triangular shape.

일부 실시예들에서, 상기 제2 층은 상기 제1 영역의 일부 영역 및 상기 제2 영역의 일부 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 소자일 수 있다.In some embodiments, the second layer may be an optical device formed on a partial region of the first region and a partial region of the second region.

본 발명의 기술적 사상에 의한 광 소자는, 개별 구조물들이 각각의 특성이 최적화되도록 서로 다른 두께를 가진다. 또한, 서로 다른 두께의 개별 구조물들을 연결하는 연결 구조물이 복수의 층에서 각각 테이퍼된 형상을 가지므로 광 전달 효율을 높일 수 있다. 또한, 벌크 기판을 기반으로 이용하여 SOI 기판으로 인한 비용 상승을 억제할 수 있다. In the optical device according to the technical idea of the present invention, individual structures have different thicknesses so that their respective characteristics are optimized. Additionally, light transmission efficiency can be increased because the connecting structures connecting individual structures of different thicknesses each have a tapered shape in a plurality of layers. Additionally, by using a bulk substrate as a basis, cost increases due to SOI substrates can be suppressed.

본 발명의 기술적 사상에 의한 광 소자의 제조 방법은, 서로 다른 두께의 개별 구조물들을 형성하기 위해 식각 정지층을 도입함으로써, 매우 정밀하게 두께를 조절할 수 있다.The method of manufacturing an optical device according to the technical idea of the present invention can control the thickness very precisely by introducing an etch stop layer to form individual structures of different thicknesses.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자를 나타내는 사시도, 단면도, 및 평면도이다. 도 1b는 도 1a의 A1-A1 선 단면 및 B1-B1 선 단면에 대응한다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자를 나타내는 사시도 및 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 A2-A2 선 단면 및 B2-B2 선 단면에 대응한다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자를 나타내는 사시도 및 단면도이다. 도 3b는 도 3a의 A3-A3 선 단면 및 B3-B3 선 단면에 대응한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자를 나타내는 사시도, 단면도, 및 평면도이다. 도 4b는 도 4a의 A4-A4 선 단면 및 B4-B4 선 단면에 대응한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자를 나타내는 사시도, 단면도, 및 평면도이다. 도 5b는 도 5a의 A5-A5 선 단면 및 B5-B5 선 단면에 대응한다.
도 6a 내지 도 14c는 도 1a 내지 도 1c의 실시예들에 따른 광 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도, 단면도, 및 평면도들이다.
도 15a 내지 도 20b는 도 2a 내지 도 3b의 실시예들에 따른 광 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도, 단면도, 및 평면도들이다.
도 21a 내지 도 22b는 도 4a 내지 도 5c의 실시예들에 따른 광 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도, 단면도, 및 평면도들이다.
도 23은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자가 적용된 광전 집적 회로 소자를 설명하기 위한 블록도이다.1A to 1C are a perspective view, a cross-sectional view, and a plan view showing optical devices according to embodiments of the technical idea of the present invention. FIG. 1B corresponds to the A1-A1 line cross section and the B1-B1 line cross section in FIG. 1A.
2A to 2B are perspective and cross-sectional views showing optical devices according to embodiments of the technical idea of the present invention. FIG. 2B corresponds to the line A2-A2 cross section and the B2-B2 line cross section in FIG. 2A.
3A to 3B are perspective and cross-sectional views showing optical devices according to embodiments of the technical idea of the present invention. Figure 3b corresponds to the line A3-A3 cross section and the line B3-B3 cross section in Figure 3a.
4A to 4C are a perspective view, a cross-sectional view, and a plan view showing optical devices according to embodiments of the present invention. FIG. 4B corresponds to the cross section along lines A4-A4 and B4-B4 in FIG. 4A.
5A to 5C are a perspective view, a cross-sectional view, and a plan view showing optical devices according to embodiments of the technical idea of the present invention. Figure 5b corresponds to the cross section along line A5-A5 and line B5-B5 in Figure 5a.
FIGS. 6A to 14C are perspective views, cross-sectional views, and plan views shown according to the process sequence to explain the method of manufacturing an optical device according to the embodiments of FIGS. 1A to 1C.
FIGS. 15A to 20B are perspective views, cross-sectional views, and plan views shown according to the process sequence to explain the method of manufacturing an optical device according to the embodiments of FIGS. 2A to 3B.
FIGS. 21A to 22B are perspective views, cross-sectional views, and plan views shown according to the process sequence to explain the manufacturing method of the optical device according to the embodiments of FIGS. 4A to 5C.
Figure 23 is a block diagram for explaining an optoelectronic integrated circuit device to which an optical device according to embodiments of the technical idea of the present invention is applied.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다. In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms and various changes can be made. However, the description of the present embodiments is provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the present invention of the scope of the invention. In the attached drawings, the components are enlarged in size for convenience of explanation, and the proportions of each component may be exaggerated or reduced.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 위에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "～사이에"와 "직접 ～사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다. When a component is described as being “on” or “adjacent to” another component, it should be understood that it may be in direct contact with or connected to the other component, but that another component may exist in between. something to do. On the other hand, when a component is described as being “right above” or “directly in contact” with another component, it can be understood that there is no other component in the middle. Other expressions that describe relationships between components, such as “between” and “directly between” can be interpreted similarly.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms such as “comprises” or “has” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, including one or more other features or numbers, It can be interpreted that steps, operations, components, parts, or combinations of these can be added.

본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자(100)를 나타내는 사시도, 단면도, 및 평면도이다. 도 1b는 도 1a의 A1-A1 선 단면 및 B1-B1 선 단면에 대응한다.1A to 1C are a perspective view, a cross-sectional view, and a plan view showing an optical device 100 according to embodiments of the present invention. FIG. 1B corresponds to the A1-A1 line cross section and the B1-B1 line cross section in FIG. 1A.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 광 소자(100)는 기판(101), 상기 기판(101)의 일부분에 형성된 트렌치(103T), 상기 트렌치(103T) 내에 형성된 클래드층(105)을 포함할 수 있다.1A to 1C, the optical device 100 may include a substrate 101, a trench 103T formed in a portion of the substrate 101, and a clad layer 105 formed in the trench 103T. there is.

상기 기판(101)은 벌크 실리콘 웨이퍼일 수 있으며, 상기 트렌치(103T)는 상기 기판(101)을 선택적으로 식각하여 상기 기판(101) 내에 형성될 수 있다. 상기 트렌치(103T)의 내부에는 클래드층(105)이 형성될 수 있다. 상기 클래드층(105)은 상기 트렌치(103T)를 완전히 매립하도록 형성될 수 있다. The substrate 101 may be a bulk silicon wafer, and the trench 103T may be formed in the substrate 101 by selectively etching the substrate 101. A clad layer 105 may be formed inside the trench 103T. The clad layer 105 may be formed to completely fill the trench 103T.

상기 트렌치(103T) 상에 제1 층(107P) 및 상기 제1 층(107P)의 일부 영역 상에 적층된 제2 층(111P)을 포함하는 광 전달 구조체(107P, 111P)가 형성될 수 있다. 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)는 제1 방향(Y방향)으로 연장될 수 있다. Light transmission structures 107P and 111P may be formed on the trench 103T, including a first layer 107P and a second layer 111P stacked on a partial area of the first layer 107P. . The light transmission structures 107P and 111P may extend in a first direction (Y direction).

상기 광 전달 구조체(107P, 111P)는 상기 클래드층(105)보다 굴절률이 높은 단결정 실리콘층으로 이루어질 수 있다. 상기 클래드층(105)은 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)을 이루는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 실리콘 산화층(SiO), 실리콘 산질화층(SiON) 또는 실리콘 질화층(SiN)으로 이루어질 수 있다. 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)의 측면 및 상면은 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)를 이루는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 공기층에 노출될 수 있다.The light transmission structures 107P and 111P may be made of a single crystal silicon layer with a higher refractive index than the clad layer 105. The clad layer 105 may be made of a silicon oxide layer (SiO), a silicon oxynitride layer (SiON), or a silicon nitride layer (SiN) with a lower refractive index than the single crystal silicon layer forming the light transmission structures 107P and 111P. The side and top surfaces of the light transmission structures 107P and 111P may be exposed to an air layer having a lower refractive index than the single crystal silicon layer forming the light transmission structures 107P and 111P.

도시되지는 않았으나, 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)의 측면 및 상면을 덮는 상부 클래드층이 형성될 수 있다. 상기 상부 클래드층은 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)보다 굴절률이 낮은 물질로 이루어질 수 있다. Although not shown, an upper clad layer may be formed to cover the side and top surfaces of the light transmission structures 107P and 111P. The upper clad layer may be made of a material with a lower refractive index than the light transmission structures 107P and 111P.

상기 광 전달 구조체(107P, 111P)은 광이 전달되는 통로이다. 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)가 연장되는 상기 제1 방향(Y방향)으로 광이 전달될 수 있다. 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)를 통해 통과하는 광이 다른 구성 요소에 의한 광 간섭을 회피하기 위해 상기 클래드층(105)의 중앙부에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The light transmission structures 107P and 111P are passages through which light is transmitted. Light may be transmitted in the first direction (Y direction) in which the light transmission structures 107P and 111P extend. The light transmitting structures 107P and 111P may be formed in the central portion of the clad layer 105 to avoid light interference caused by other components, but are not limited thereto.

상기 제1 층(107P)은 제1 내지 제3 영역(107Pa, 107Pb, 107Pc)을 포함할 수 있다. 상기 제1 층(107P)의 상기 제1 영역(107Pa)은 일정한 제1 너비(L11)를 가지면서 제1 방향(Y방향)을 따라 연장될 수 있다. 상기 제1 층(107P)의 상기 제2 영역(107Pb)은 상기 제1 영역(107Pa)과 연결되고, 상기 제1 너비(L11)로부터 점차 감소하면서 상기 제1 방향(Y방향)으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 층(107P)의 상기 제2 영역(107Pb)은 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 층(107P)의 상기 제3 영역(107Pc)은 상기 제1 영역(107Pa) 중 최소 너비, 즉 제3 너비(L13)를 가지는 단부와 연결되고, 상기 제3 너비(L13)를 가지면서 연장될 수 있다. The first layer 107P may include first to third regions 107Pa, 107Pb, and 107Pc. The first area 107Pa of the first layer 107P may have a constant first width L11 and extend along a first direction (Y direction). The second region 107Pb of the first layer 107P may be connected to the first region 107Pa and extend in the first direction (Y direction) while gradually decreasing from the first width L11. there is. Accordingly, the second region 107Pb of the first layer 107P may have a trapezoidal shape. The third area 107Pc of the first layer 107P is connected to an end having the minimum width, that is, the third width L13, of the first area 107Pa, and has the third width L13. It may be extended.

상기 제2 층(111P)은 제1 및 제2 영역(111Pa, 111Pb)을 포함할 수 있다. 상기 제2 층(111P)의 상기 제1 영역(111Pa)은 일정한 제2 너비(L12)를 가지면서 제1 방향(Y방향)을 따라 연장될 수 있다. 상기 제2 층(111P)의 상기 제2 영역(111Pb)은 상기 상기 제2 너비(L12)를 가지는 상기 제1 영역(111Pa)의 단부와 연결되고, 점차 감소하는 너비(W)를 가지면서 상기 제1 방향(Y방향)을 따라 연장될 수 있다. 이 때, 상기 제2 층(111P)의 상기 제2 영역(111Pb)의 상면은 삼각 형상을 가질 수 있다. The second layer 111P may include first and second regions 111Pa and 111Pb. The first area 111Pa of the second layer 111P may have a constant second width L12 and extend along the first direction (Y direction). The second area (111Pb) of the second layer (111P) is connected to an end of the first area (111Pa) having the second width (L12), and has a gradually decreasing width (W). It may extend along a first direction (Y direction). At this time, the top surface of the second region 111Pb of the second layer 111P may have a triangular shape.

상기 광 전달 구조체(107P, 111P)은 전술한 바와 같이 상기 기판(101)과 수직한 제2 방향(Z방향)으로 상기 제1 층(107P) 및 제2 층(111P)으로 나뉠 수 있으나, 상기 제1 방향(Y방향)으로의 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)의 너비 차이에 따라 제1 구조물(107Pa, 111Pa), 연결 구조물(107Pb, 111Pb), 및 제2 구조물(107Pc)로 나뉠 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa), 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb), 및 상기 제2 구조물(107Pc)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa), 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb), 및 상기 제2 구조물(107Pc)은 개별 구조물의 특성을 고려하여 광 전달 효율을 높일 수 있도록 최적화된 형상을 가질 수 있다.As described above, the light transmission structures 107P and 111P may be divided into the first layer 107P and the second layer 111P in the second direction (Z direction) perpendicular to the substrate 101. Depending on the difference in width of the light transmission structures (107P, 111P) in the first direction (Y direction), they may be divided into first structures (107Pa, 111Pa), connection structures (107Pb, 111Pb), and second structures (107Pc). there is. In this case, the first structures (107Pa, 111Pa), the connecting structures (107Pb, 111Pb), and the second structures (107Pc) may have different thicknesses. That is, the first structures (107Pa, 111Pa), the connecting structures (107Pb, 111Pb), and the second structure (107Pc) may have an optimized shape to increase light transmission efficiency by considering the characteristics of the individual structures. there is.

상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)은 상기 제1 층의 제1 영역(107Pa) 및 상기 제2 층의 제1 영역(111Pa)이 적층된 구조일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)은 상기 제1 층(107P)의 제1 두께(D1)와 상기 제2 층(111P)의 제2 두께(D2)를 더한 두께(D1, D2)를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)의 너비는 상기 제2 구조물(107Pc)의 너비보다 클 수 있다.The first structures 107Pa and 111Pa may be a structure in which the first area 107Pa of the first layer and the first area 111Pa of the second layer are stacked. Accordingly, the first structures 107Pa and 111Pa have a thickness (D1 and D2) obtained by adding the first thickness (D1) of the first layer (107P) and the second thickness (D2) of the second layer (111P). You can have Additionally, the width of the first structures (107Pa, 111Pa) may be greater than the width of the second structure (107Pc).

즉, 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)은 가장 큰 두께(D1, D2)를 가지면서, 가장 큰 제1 너비(L11)를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)의 단면(XZ평면)은 상기 광 전달 구조체(107P, 111P)의 단면 (XZ평면) 중 가장 넓은 면적을 가질 수 있다.That is, the first structures (107Pa, 111Pa) may have the largest thickness (D1, D2) and the largest first width (L11). Accordingly, the cross-section (XZ plane) of the first structures (107Pa, 111Pa) may have the largest area among the cross-sections (XZ plane) of the light transmission structures (107P, 111P).

상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)과 연결된 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)은 상기 제1 층의 제2 영역(107Pb) 및 상기 제2 층의 제2 영역(111Pb)이 적층된 구조일 수 있다. 이에 따라, 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)은 상기 제1 층(107P)의 제1 두께(D1)와 상기 제2 층(111P)의 제2 두께(D2)를 더한 두께(D1, D2)를 가질 수 있다. The connecting structures (107Pb, 111Pb) connected to the first structures (107Pa, 111Pa) may have a structure in which the second region (107Pb) of the first layer and the second region (111Pb) of the second layer are stacked. . Accordingly, the connecting structures (107Pb, 111Pb) have a thickness (D1, D2) obtained by adding the first thickness (D1) of the first layer (107P) and the second thickness (D2) of the second layer (111P). You can have it.

상기 제1 층의 제2 영역(107Pb) 및 상기 제2 층의 제2 영역(111Pb)은 상기 제1 방향(Y방향)으로 연장될수록 너비(W)가 점차 감소하는 테이퍼(taper) 형상을 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 층의 제2 영역(107Pb)은 상기 제1 방향(Y방향)으로 너비가 점차 감소하는 사다리꼴 형상이고, 상기 제2 층의 제2 영역(111Pb)은 상기 제1 방향(Y방향)으로 너비가 점차 감소하여 꼭지점에 도달하는 삼각 형상일 수 있다.The second region 107Pb of the first layer and the second region 111Pb of the second layer each have a tapered shape whose width (W) gradually decreases as it extends in the first direction (Y direction). It can be included. For example, the second region 107Pb of the first layer has a trapezoidal shape whose width gradually decreases in the first direction (Y direction), and the second region 111Pb of the second layer has a trapezoidal shape that gradually decreases in width in the first direction (Y direction). It may be a triangular shape whose width gradually decreases in the (Y direction) until it reaches the vertex.

상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)은 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)과 동일한 두께(D1, D2)를 가지는 동시에, 상기 제2 구조물(107Pc)과 연결된 단부로 연장됨에 따라 상기 제1 너비(L11)보다 작은 너비로 점차 감소하는 너비(W)를 가질 수 있다. 즉, 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)의 단면(XZ평면)은 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)의 단면(XZ평면)으로부터 점차 감소하는 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 방향(Y방향)으로 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)에 입사되는 광은 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)을 통과하면서 압축될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 층의 제2 영역(107Pb)의 상기 제1 방향(Y방향)으로의 제1 길이(S1)는, 상기 제2 층의 제2 영역(111Pb)의 상기 제1 방향(Y방향)으로의 제2 길이(S2)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 층의 제2 영역(111Pb)은, 상기 제1 층의 제2 영역(107Pb)의 일부 영역 및 상기 제1 층의 제3 영역(107Pc)의 일부 영역 상에 형성될 수 있다. The connecting structures (107Pb, 111Pb) have the same thickness (D1, D2) as the first structures (107Pa, 111Pa), and at the same time extend to the end connected to the second structure (107Pc), so that the first width (L11) ) can have a width (W) that gradually decreases to a width smaller than ). That is, the cross-section (XZ plane) of the connecting structures (107Pb, 111Pb) may have an area that gradually decreases from the cross-section (XZ plane) of the first structures (107Pa, 111Pa). Accordingly, light incident on the first structures (107Pa, 111Pa) in the first direction (Y direction) may be compressed while passing through the connection structures (107Pb, 111Pb). In some embodiments, the first length S1 of the second region 107Pb of the first layer in the first direction (Y direction) is the second length S1 of the second region 111Pb of the second layer. It may be smaller than the second length S2 in one direction (Y direction). Accordingly, the second region 111Pb of the second layer may be formed on a partial region of the second region 107Pb of the first layer and a partial region of the third region 107Pc of the first layer. there is.

상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)과 연결된 상기 제2 구조물(107Pc)은 상기 제1 층의 제3 영역(107Pc)을 포함하는 구조일 수 있다. 상기 제2 구조물(107Pc)은 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)의 최소 너비와 동일한 제3 너비(L13)를 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 구조물(107Pc)의 단면(XZ평면)은 상기 광 전달 구조체(107P, 111P) 의 단면(XZ평면) 중 가장 좁은 면적을 가질 수 있다.The second structure 107Pc connected to the connecting structures 107Pb and 111Pb may have a structure including a third region 107Pc of the first layer. The second structure 107Pc may have a third width L13 that is the same as the minimum width of the connection structures 107Pb and 111Pb. That is, the cross section (XZ plane) of the second structure 107Pc may have the narrowest area among the cross sections (XZ plane) of the light transmission structures 107P and 111P.

이에 따라, 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa), 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb), 및 상기 제2 구조물(107Pc)을 차례로 통과하는 광은 수직 및 수평 방향으로 압축될 수 있다. 반대로, 상기 제2 구조물(107Pc), 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb), 및 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)을 차례로 통과하는 광은 수직 및 수평 방향으로 확장될 수 있다.Accordingly, light passing through the first structures (107Pa, 111Pa), the connecting structures (107Pb, 111Pb), and the second structure (107Pc) in order may be compressed in the vertical and horizontal directions. Conversely, light passing through the second structure 107Pc, the connection structures 107Pb and 111Pb, and the first structures 107Pa and 111Pa in order may be expanded in the vertical and horizontal directions.

도 1a 내지 도 1c에서는 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)의 제1 층의 제1 영역(107Pa)의 너비(L11)와 제2 층의 제1 영역(111Pa)의 너비(L12)가 서로 동일한 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 제1 층의 제1 영역(107Pa)의 너비(L11)는 상기 제2 층의 제1 영역(111Pa)의 너비(L12)보다 클 수 있다. 마찬가지로, 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)의 제1 층의 제2 영역(107Pb)의 너비와 제2 층의 제2 영역(111Pb)의 너비가 서로 동일한 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 대해서는 도 4a 내지 도 5c를 참조하여 후술하도록 한다.1A to 1C, the width (L11) of the first area (107Pa) of the first layer of the first structures (107Pa, 111Pa) and the width (L12) of the first area (111Pa) of the second layer are the same. Although shown, it is not limited to this. That is, the width L11 of the first area 107Pa of the first layer may be greater than the width L12 of the first area 111Pa of the second layer. Likewise, the width of the second region 107Pb of the first layer and the width of the second region 111Pb of the second layer of the connection structures 107Pb and 111Pb are shown to be the same, but are not limited thereto. This will be described later with reference to FIGS. 4A to 5C.

일부 실시예들에서, 상기 제1 구조물(107Pa, 111Pa)은 광 커플러이고, 상기 제2 구조물(107Pc)은 광 도파로이고, 상기 연결 구조물(107Pb, 111Pb)은 상기 광 커플러와 상기 광 도파로를 연결시키는 구조일 수 있다.In some embodiments, the first structures (107Pa, 111Pa) are optical couplers, the second structures (107Pc) are optical waveguides, and the connecting structures (107Pb, 111Pb) connect the optical coupler and the optical waveguide. It may be a structure that does this.

참고로, 특허청구범위에 기재된 '제1 두께'는 발명의 상세한 설명에서 설명한 제1 층(107P)의 제1 두께(D1)와 제2 층(111P)의 제2 두께(D2)를 합한 두께에 대응하고, 특허청구범위에 기재된 ‘제2 두께’는발명의 상세한 설명에서 설명한 제1 층(107P)의 제1 두께(D1)에 대응할 수 있다.For reference, the 'first thickness' described in the patent claims is a thickness that is the sum of the first thickness (D1) of the first layer (107P) and the second thickness (D2) of the second layer (111P) described in the detailed description of the invention. Corresponding to, the 'second thickness' described in the patent claims may correspond to the first thickness (D1) of the first layer (107P) described in the detailed description of the invention.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자(200)를 나타내는 사시도 및 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 A2-A2 선 단면 및 B2-B2 선 단면에 대응한다. 상기 광 소자(200)는 도 1a 내지 도 1c의 광 소자(100)와 유사하나, 제2 층(211Pa)의 형상에 차이가 있을 수 있다. 중복되는 설명은 생략하도록 한다.2A to 2B are perspective and cross-sectional views showing an optical device 200 according to embodiments of the present invention. FIG. 2B corresponds to the line A2-A2 cross section and the B2-B2 line cross section in FIG. 2A. The optical device 200 is similar to the optical device 100 of FIGS. 1A to 1C, but there may be a difference in the shape of the second layer 211Pa. Redundant explanations should be omitted.

도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 광 소자(200)는 기판(101), 상기 기판(101)의 일부분에 형성된 트렌치(103T), 상기 트렌치(103T) 내에 형성된 클래드층(105)을 포함할 수 있다. 2A to 2B, the optical device 200 may include a substrate 101, a trench 103T formed in a portion of the substrate 101, and a clad layer 105 formed in the trench 103T. there is.

상기 트렌치(103T) 상에 제1 층(207P) 및 상기 제1 층(207P)의 일부 영역 상에 적층된 제2 층(211P)을 포함하는 광 전달 구조체(207P, 211P)가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제2 층(211P)은, 상기 제1 층(207P)의 가장자리를 노출시키면서, 상기 제2 층(211P)의 하부의 가장자리를 따라 형성되는 홈(groove)(G)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 홈(G)을 채우고, 상기 제2 층(211P)의 측면 하부의 가장자리를 따라 띠(band) 형상으로 형성되는 물질층(209PP)을 포함할 수 있다.Light transmission structures 207P and 211P may be formed on the trench 103T, including a first layer 207P and a second layer 211P stacked on a partial area of the first layer 207P. . At this time, the second layer 211P may include a groove G formed along the lower edge of the second layer 211P while exposing the edge of the first layer 207P. You can. Additionally, it may include a material layer 209PP that fills the groove G and is formed in a band shape along the lower edge of the side of the second layer 211P.

상기 물질층(209PP)는 상기 제2 층(211P)을 식각하는 공정에서 상기 제1 층(207P)이 식각되지 않도록 상기 제1 층(207P) 상에 형성된 식각 정지 패턴의 일부가 잔류하여 형성된 것일 수 있다. 이에 따라, 상기 물질층(209PP)은 상기 제1 및 제2 층(207P, 211P)을 이루는 물질과 식각 선택비가 다를 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 층(207P, 211P)은 단결정 실리콘층일 수 있고, 상기 물질층(209PP)은 상기 단결정 실리콘층과는 식각 선택비를 달리하는 실리콘 산화층(SiO), 실리콘 산질화층(SiON) 또는 실리콘 질화층(SiN)으로 이루어질 수 있다. 이에 대해서는 상기 광 소자(200)의 제조 방법에 대한 도 15a 내지 도 20b를 참조하여 상세히 설명하도록 한다. The material layer 209PP is formed by remaining a portion of the etch stop pattern formed on the first layer 207P so that the first layer 207P is not etched during the process of etching the second layer 211P. You can. Accordingly, the material layer 209PP may have an etch selectivity different from the material forming the first and second layers 207P and 211P. That is, the first and second layers 207P and 211P may be a single crystal silicon layer, and the material layer 209PP may be a silicon oxide layer (SiO) or a silicon oxynitride layer having an etch selectivity different from that of the single crystal silicon layer. It may be made of (SiON) or silicon nitride (SiN) layer. This will be described in detail with reference to FIGS. 15A to 20B on the manufacturing method of the optical device 200.

상기 제1 층(207P)은 제1 내지 제3 영역(207Pa, 207Pb, 207Pc)을 포함할 수 있다. 상기 제2 층(211P)은 제1 및 제2 영역(211Pa, 211Pb)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 구조물(207Pa, 211Pa)은 상기 제1 층의 제1 영역(207Pa) 및 상기 제2 층의 제1 영역(211Pa)이 적층된 구조일 수 있다. 연결 구조물(207Pb, 111Pb)은 상기 제1 층의 제2 영역(207Pb) 및 상기 제2 층의 제2 영역(211Pb)이 적층된 구조일 수 있다. 제2 구조물(207Pc)은 상기 제1 층의 제3 영역(207Pc)을 포함하는 구조일 수 있다.
The first layer 207P may include first to third regions 207Pa, 207Pb, and 207Pc. The second layer 211P may include first and second regions 211Pa and 211Pb. Accordingly, the first structures 207Pa and 211Pa may be a structure in which the first area 207Pa of the first layer and the first area 211Pa of the second layer are stacked. The connection structures 207Pb and 111Pb may have a structure in which the second region 207Pb of the first layer and the second region 211Pb of the second layer are stacked. The second structure 207Pc may have a structure including the third region 207Pc of the first layer.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자(300)를 나타내는 사시도 및 단면도이다. 도 3b는 도 3a의 A3-A3 선 단면 및 B3-B3 선 단면에 대응한다. 상기 광 소자(300)는 도 2a 내지 도 2b의 광 소자(200)와 유사하나, 홈(G) 내의 물질층(209PP)이 제거되는 차이가 있다. 3A to 3B are perspective and cross-sectional views showing an optical device 300 according to embodiments of the present invention. FIG. 3B corresponds to the cross section along lines A3-A3 and B3-B3 in FIG. 3A. The optical device 300 is similar to the optical device 200 of FIGS. 2A and 2B, but the difference is that the material layer 209PP in the groove G is removed.

도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 광 소자(300)는 기판(101), 상기 기판(101)의 일부분에 형성된 트렌치(103T), 상기 트렌치(103T) 내에 형성된 클래드층(105)을 포함할 수 있다. 3A to 3B, the optical device 300 may include a substrate 101, a trench 103T formed in a portion of the substrate 101, and a clad layer 105 formed in the trench 103T. there is.

상기 트렌치(103T) 상에 제1 층(307P) 및 상기 제1 층(307P)의 일부 영역 상에 적층된 제2 층(311P)을 포함하는 광 전달 구조체(307P, 311P)가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제2 층(311P)은, 상기 제1 층(307P)의 가장자리를 노출시키면서, 상기 제2 층(311P)의 하부의 가장자리를 따라 형성되는 홈(groove)(G)을 포함할 수 있다. Light transmission structures 307P and 311P may be formed on the trench 103T, including a first layer 307P and a second layer 311P stacked on a partial area of the first layer 307P. . At this time, the second layer 311P may include a groove G formed along the lower edge of the second layer 311P while exposing the edge of the first layer 307P. You can.

상기 홈(G)은 상기 제2 층(311P)을 식각하는 공정에서 상기 제1 층(307P)이 식각되지 않도록 상기 제1 층(307P) 상에 형성된 식각 정지 패턴의 일부가 제거되어 형성된 것일 수 있다.The groove (G) may be formed by removing a portion of the etch stop pattern formed on the first layer (307P) to prevent the first layer (307P) from being etched during the process of etching the second layer (311P). there is.

상기 제1 층(307P)은 제1 내지 제3 영역(307Pa, 307Pb, 307Pc)을 포함할 수 있다. 상기 제2 층(311P)은 제1 및 제2 영역(311Pa, 311Pb)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 구조물(307Pa, 311Pa)은 상기 제1 층의 제1 영역(307Pa) 및 상기 제2 층의 제1 영역(311Pa)이 적층된 구조일 수 있다. 연결 구조물(307Pb, 111Pb)은 상기 제1 층의 제2 영역(307Pb) 및 상기 제2 층의 제2 영역(311Pb)이 적층된 구조일 수 있다. 제2 구조물(307Pc)은 상기 제1 층의 제3 영역(307Pc)을 포함하는 구조일 수 있다.
The first layer 307P may include first to third regions 307Pa, 307Pb, and 307Pc. The second layer 311P may include first and second regions 311Pa and 311Pb. Accordingly, the first structures 307Pa and 311Pa may be a structure in which the first area 307Pa of the first layer and the first area 311Pa of the second layer are stacked. The connection structures 307Pb and 111Pb may have a structure in which the second region 307Pb of the first layer and the second region 311Pb of the second layer are stacked. The second structure 307Pc may have a structure including the third region 307Pc of the first layer.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자(400)를 나타내는 사시도, 단면도, 및 평면도이다. 도 4b는 도 4a의 A4-A4 선 단면 및 B4-B4 선 단면에 대응한다. 상기 광 소자(400)는 도 1a 내지 도 1c의 광 소자(100)와 유사할 수 있으나, 제1 층(407P)의 너비(L41)가 제2 층(401P)의 너비(L42)보다 크다는 차이가 있다.FIGS. 4A to 4C are a perspective view, a cross-sectional view, and a plan view showing an optical device 400 according to embodiments of the present invention. FIG. 4B corresponds to the cross section along lines A4-A4 and B4-B4 in FIG. 4A. The optical device 400 may be similar to the optical device 100 of FIGS. 1A to 1C, but the difference is that the width L41 of the first layer 407P is greater than the width L42 of the second layer 401P. There is.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 광 소자(400)는 기판(101), 상기 기판(101)의 일부분에 형성된 트렌치(103T), 상기 트렌치(103T) 내에 형성된 클래드층(105)을 포함할 수 있다. 상기 트렌치(103T) 상에 제1 층(407P) 및 상기 제1 층(407P)의 일부 영역 상에 적층된 제2 층(411P)을 포함하는 광 전달 구조체(407P, 411P)가 형성될 수 있다. 4A to 4C, the optical device 400 may include a substrate 101, a trench 103T formed in a portion of the substrate 101, and a clad layer 105 formed in the trench 103T. there is. Light transmission structures 407P and 411P may be formed on the trench 103T, including a first layer 407P and a second layer 411P stacked on a portion of the first layer 407P. .

상기 제1 층(407P)은 제1 내지 제3 영역(407Pa, 407Pb, 407Pc)을 포함할 수 있다. 상기 제1 층(407P)의 상기 제1 영역(407Pa)은 일정한 제1 너비(L41)를 가지면서 제1 방향(Y방향)을 따라 연장될 수 있다. 상기 제1 층(407P)의 상기 제2 영역(407Pb)은 점차 감소하면서 상기 제1 방향(Y방향)으로 연장될 수 있다. 상기 제1 층(407P)의 상기 제3 영역(407Pc)은 일정한 제3 너비(L43)를 가지면서 연장될 수 있다. The first layer 407P may include first to third regions 407Pa, 407Pb, and 407Pc. The first area 407Pa of the first layer 407P may have a constant first width L41 and extend along a first direction (Y direction). The second area 407Pb of the first layer 407P may gradually decrease and extend in the first direction (Y direction). The third region 407Pc of the first layer 407P may be extended to have a constant third width L43.

상기 제2 층(411P)은 제1 및 제2 영역(411Pa, 411Pb)를 포함할 수 있다. 상기 제2 층(411P)의 상기 제1 영역(411Pa)은 일정한 제2 너비(L42)를 가지면서 제1 방향(Y방향)을 따라 연장될 수 있다. 이 때, 상기 제1 영역(411Pa)의 상기 제2 너비(L42)는 상기 제1 층(407P)의 상기 제1 영역(407Pa)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 층(407P)과 상기 제2 층(411P)의 가장자리에는 단차가 발생할 수 있다. 이에 대해서는 상기 광 소자(400, 500)의 제조 방법에 대한 도 21a 내지 도 22b를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.The second layer 411P may include first and second regions 411Pa and 411Pb. The first area 411Pa of the second layer 411P may have a constant second width L42 and extend along the first direction (Y direction). At this time, the second width L42 of the first area 411Pa may be smaller than the first area 407Pa of the first layer 407P. Accordingly, a step may occur at the edges of the first layer 407P and the second layer 411P. This will be described in detail with reference to FIGS. 21A to 22B on the manufacturing method of the optical devices 400 and 500.

상기 제2 층(411P)의 상기 제2 영역(111Pb)은 점차 감소하는 너비를 가지면서 상기 제1 방향(Y방향)을 따라 연장될 수 있다.The second region 111Pb of the second layer 411P may extend along the first direction (Y direction) with a gradually decreasing width.

상기 제1 층의 제1 영역(407Pa) 및 상기 제2 층의 제1 영역(411Pa)이 적층되어 제1 구조물(407Pa, 411Pa)를 이룰 수 있다. 상기 제1 층의 제2 영역(407Pb) 및 상기 제2 층의 제2 영역(411Pb)이 적층되어 연결 구조물(407Pb, 111Pb)을 이룰 수 있다. 상기 제1 층의 제3 영역(407Pc)은 제2 구조물(407Pc)일 수 있다.
The first area 407Pa of the first layer and the first area 411Pa of the second layer may be stacked to form first structures 407Pa and 411Pa. The second region 407Pb of the first layer and the second region 411Pb of the second layer may be stacked to form connection structures 407Pb and 111Pb. The third area 407Pc of the first layer may be the second structure 407Pc.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자를 나타내는 사시도, 단면도, 및 평면도이다. 도 5b는 도 5a의 A5-A5 선 단면 및 B5-B5 선 단면에 대응한다. 상기 광 소자(500)는 도4a 내지 도 4c의 광 소자(400)와 유사할 수 있으나, 제1 층(507P)의 너비(L41)와 제2 층(401P)의 너비(L42) 차이에 의해 발생한 상기 제1 층(507P)의 노출면 상에 물질층(509PP)를 더 포함하는 차이가 있다.5A to 5C are a perspective view, a cross-sectional view, and a plan view showing optical devices according to embodiments of the technical idea of the present invention. Figure 5b corresponds to the cross section along line A5-A5 and line B5-B5 in Figure 5a. The optical device 500 may be similar to the optical device 400 of FIGS. 4A to 4C, but due to the difference between the width L41 of the first layer 507P and the width L42 of the second layer 401P, There is a difference in that a material layer 509PP is further included on the exposed surface of the first layer 507P.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 광 소자(400)는 기판(101), 상기 기판(101)의 일부분에 형성된 트렌치(103T), 상기 트렌치(103T) 내에 형성된 클래드층(105)을 포함할 수 있다. 5A to 5C, the optical device 400 may include a substrate 101, a trench 103T formed in a portion of the substrate 101, and a clad layer 105 formed in the trench 103T. there is.

상기 트렌치(103T) 상에 제1 층(407P) 및 상기 제1 층(407P)의 일부 영역 상에 적층된 제2 층(411P)을 포함하는 광 전달 구조체(407P, 411P)가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제2 층(411P)의 너비(L42)는 상기 제1 층(507P)의 너비보다 좁을 수 있으며, 이에 의해 상기 제1 층(507P) 중 상기 제2 층(411P)와 오버랩되지 않고 상기 제1 층(407P) 중 노출되는 면이 생길 수 있다. 상기 노출면 상에는 물질층(509PP)이 형성될 수 있다. Light transmission structures 407P and 411P may be formed on the trench 103T, including a first layer 407P and a second layer 411P stacked on a portion of the first layer 407P. . At this time, the width L42 of the second layer 411P may be narrower than the width of the first layer 507P, so that it does not overlap with the second layer 411P among the first layers 507P. Otherwise, an exposed surface of the first layer 407P may be formed. A material layer 509PP may be formed on the exposed surface.

상기 물질층(509PP)는 상기 제2 층(511P)을 식각하는 공정에서 상기 제1 층(507P)이 식각되지 않도록 상기 제1 층(507P) 상에 형성된 식각 정지 패턴의 일부가 잔류하여 형성된 것일 수 있다. 이에 따라, 상기 물질층(509PP)은 상기 제1 및 제2 층(507P, 511P)을 이루는 물질과 식각 선택비가 다를 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 층(507P, 511P)은 단결정 실리콘층일 수 있고, 상기 물질층(509PP)은 상기 단결정 실리콘층과는 식각 선택비를 달리하는 실리콘 산화층(SiO), 실리콘 산질화층(SiON) 또는 실리콘 질화층(SiN)으로 이루어질 수 있다. 이에 대해서는 상기 광 소자(400, 500)의 제조 방법에 대한 도 21a 내지 도 22b를 참조하여 상세히 설명하도록 한다. The material layer 509PP is formed by remaining a portion of the etch stop pattern formed on the first layer 507P so that the first layer 507P is not etched during the etching process of the second layer 511P. You can. Accordingly, the material layer 509PP may have an etch selectivity different from the material forming the first and second layers 507P and 511P. That is, the first and second layers 507P and 511P may be a single crystal silicon layer, and the material layer 509PP may be a silicon oxide layer (SiO) or a silicon oxynitride layer having an etch selectivity different from that of the single crystal silicon layer. It may be made of (SiON) or silicon nitride (SiN) layer. This will be described in detail with reference to FIGS. 21A to 22B on the manufacturing method of the optical devices 400 and 500.

상기 제1 층(507P)은 제1 내지 제3 영역(507Pa, 507Pb, 507Pc)을 포함할 수 있다. 상기 제2 층(511P)은 제1 및 제2 영역(511Pa, 511Pb)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 구조물(507Pa, 511Pa)은 상기 제1 층의 제1 영역(507Pa) 및 상기 제2 층의 제1 영역(511Pa)이 적층된 구조일 수 있다. 연결 구조물(507Pb, 111Pb)은 상기 제1 층의 제2 영역(507Pb) 및 상기 제2 층의 제2 영역(511Pb)이 적층된 구조일 수 있다. 제2 구조물(507Pc)은 상기 제1 층의 제3 영역(507Pc)을 포함하는 구조일 수 있다.
The first layer 507P may include first to third regions 507Pa, 507Pb, and 507Pc. The second layer 511P may include first and second regions 511Pa and 511Pb. Accordingly, the first structures 507Pa and 511Pa may be a structure in which the first area 507Pa of the first layer and the first area 511Pa of the second layer are stacked. The connection structures 507Pb and 111Pb may have a structure in which the second region 507Pb of the first layer and the second region 511Pb of the second layer are stacked. The second structure 507Pc may have a structure including the third region 507Pc of the first layer.

도 6a 내지 도 14c는 도 1a 내지 도 1c의 실시예들에 따른 광 소자(100)의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도, 단면도, 및 평면도들이다.FIGS. 6A to 14C are perspective views, cross-sectional views, and plan views shown according to the process sequence to explain the manufacturing method of the optical device 100 according to the embodiments of FIGS. 1A to 1C.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 벌크 형태의 기판(101)을 준비할 수 있다. 이 때, 상기 기판(101)은 벌크 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 상기 기판(101)을 선택적으로 식각하여, 상기 기판(101)의 일부분에 트렌치(103T)를 형성할 수 있다. 상기 트렌치(103T)의 깊이 및 너비는 도 1a 내지 도 1c의 광 전달 구조체(107P, 111P)의 하부에 형성되는 클래드층(105)의 너비 및 두께가 될 수 있다. Referring to FIGS. 6A and 6B, a bulk substrate 101 can be prepared. At this time, the substrate 101 may be a bulk silicon wafer. The substrate 101 may be selectively etched to form a trench 103T in a portion of the substrate 101. The depth and width of the trench 103T may be the width and thickness of the clad layer 105 formed under the light transmission structures 107P and 111P of FIGS. 1A to 1C.

이후, 상기 트렌치(103T) 내에 채우는 클래드용 물질층을 형성한 후, 화학적 기계적 연마하여 클래드층(105)을 형성할 수 있다. 상기 클래드층(105)은 도 1a 내지 도 1c의 광 전달 구조체(107P, 111P)를 이루는 물질보다 굴절률이 낮은 물질로 이루어진다. 예를 들어, 상기 클래드층(105)은 실리콘 산화층(SiO), 실리콘 산질화층(SiON) 또는 실리콘 질화층(SiN)으로 이루어질 수 있다. Thereafter, after forming a clad material layer to fill the trench 103T, the clad layer 105 can be formed by chemical and mechanical polishing. The clad layer 105 is made of a material with a lower refractive index than the material forming the light transmission structures 107P and 111P of FIGS. 1A to 1C. For example, the clad layer 105 may be made of a silicon oxide layer (SiO), a silicon oxynitride layer (SiON), or a silicon nitride layer (SiN).

기판(101), 상기 기판(101)의 일부분에 형성된 트렌치(103T), 상기 트렌치(103T) 내에 형성된 클래드층(105)을 포함할 수 있다.It may include a substrate 101, a trench 103T formed in a portion of the substrate 101, and a clad layer 105 formed in the trench 103T.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 클래드층(105) 및 기판(101)의 전면에 제1 예비층(107L) 및 식각 정지층(etch stop layer)(109L)을 차례로 형성할 수 있다. 상기 제1 예비층(107L)은 제1 두께(D1)를 가지도록 형성되며, 도 1a 내지 도 1c의 광 전달 구조체(107P, 111P) 중 제1 층(107P)으로 이용될 수 있다. 상기 제1 예비층(107L)은 비정질 실리콘층으로 이루어질 수 있다. 비정질 실리콘층으로 이루어진 상기 제1 예비층(107L)은 후에 결정화 공정을 통해 결정질 실리콘층, 특히 단결정 실리콘층으로 변경될 수 있다. Referring to FIGS. 7A and 7B , a first preliminary layer 107L and an etch stop layer 109L may be sequentially formed on the clad layer 105 and the entire surface of the substrate 101. The first preliminary layer 107L is formed to have a first thickness D1 and can be used as the first layer 107P among the light transmission structures 107P and 111P of FIGS. 1A to 1C. The first preliminary layer 107L may be made of an amorphous silicon layer. The first preliminary layer 107L made of an amorphous silicon layer may later be changed into a crystalline silicon layer, particularly a single crystal silicon layer, through a crystallization process.

상기 식각 정지층(109L)은 광 소자를 구성하는 개별 구조물마다 최적화된 두께를 가질 수 있도록 제어하는 기능을 할 수 있다. 일반적으로, 개별 구조물의 두께를 제어하기 위해 단순히 식각 공정의 공정 수행 시간을 조절하는 방법이 이용되고 있다. 이 경우, 정밀하게 두께를 조절하기가 어려워 공정 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다. 반면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 광 소자의 제조 방법에 따르면, 식각 정지층(109L)을 도입하여 서로 다른 두께를 가지는 복수의 구조물들을 동시에 형성하면서, 개별 구조물마다 정밀하게 두께를 조절할 수 있다. 상기 식각 정지층(109L)은 제1 예비층(107L)의 추가적인 식각을 방지하여, 제1 두께(D1)를 가지는 구조물이 형성되도록 도입될 수 있다. The etch stop layer 109L may function to control each individual structure constituting the optical device to have an optimized thickness. Generally, a method of simply adjusting the processing time of the etching process is used to control the thickness of individual structures. In this case, there is a problem of low process reliability because it is difficult to precisely control the thickness. On the other hand, according to the method of manufacturing an optical device according to the technical idea of the present invention, a plurality of structures having different thicknesses can be formed simultaneously by introducing an etch stop layer 109L, and the thickness of each individual structure can be precisely controlled. The etch stop layer 109L may be introduced to prevent additional etching of the first preliminary layer 107L and form a structure having a first thickness D1.

상기 식각 정지층(109L)은 후속 공정으로 상기 식각 정지층(109L) 상에 형성되는 제2 예비층(111L)과 식각 선택비를 달리하는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 예비층(107L, 111L)은 실리콘층이고, 상기 식각 정지층(109L)은 실리콘 산화층(SiO), 실리콘 산질화층(SiON) 또는 실리콘 질화층(SiN)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
The etch stop layer 109L may be made of a material that has an etch selectivity different from that of the second preliminary layer 111L formed on the etch stop layer 109L in a subsequent process. For example, the first and second preliminary layers 107L and 111L are silicon layers, and the etch stop layer 109L is a silicon oxide layer (SiO), a silicon oxynitride layer (SiON), or a silicon nitride layer (SiN). It may consist of, but is not limited to this.

도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 도 7a 및 도 7b의 식각 정지층(109L)은 상기 제1 예비층(107L) 상에 추가적인 두께가 형성되는 부분이 노출되도록 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 예비층(107L) 상에 식각 정지 패턴(109P)이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 식각 정지 패턴(109P)은 도 1a 내지 도 1c의 제1 층의 제1 영역(107Pa) 및 제1 층의 제2 영역(107Pb)의 상면의 전부를 노출시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 정지 패턴(109P)은 도 1a 내지 도 1c의 제1 층의 제1 영역(107Pa)과 대응되는 영역에서, 상기 제1 층의 제1 영역(107Pa)의 너비(L11)와 실질적으로 동일한 너비(W11)로 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 8A to 8C , the etch stop layer 109L of FIGS. 7A and 7B may be patterned to expose a portion where additional thickness is formed on the first preliminary layer 107L. Accordingly, an etch stop pattern 109P may be formed on the first preliminary layer 107L. At this time, the etch stop pattern 109P may be formed to expose the entire upper surface of the first region 107Pa of the first layer and the second region 107Pb of the first layer of FIGS. 1A to 1C. . For example, the etch stop pattern 109P has a width L11 of the first area 107Pa of the first layer in the area corresponding to the first area 107Pa of the first layer in FIGS. 1A to 1C. It may be formed to have substantially the same width (W11) as.

도 9a 내지 도 9b를 참조하면, 도 8a 내지 도 8c의 식각 정지 패턴(109P)과, 상기 식각 정지 패턴(109P)에 의해 노출된 제1 예비층(107L) 상에 제2 예비층(111L) 및 제1 마스크층(113L)을 차례로 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 9A to 9B , the etch stop pattern 109P of FIGS. 8A to 8C and the second preliminary layer 111L on the first preliminary layer 107L exposed by the etch stop pattern 109P. and the first mask layer 113L may be formed in that order.

상기 제2 예비층(111L)은 제2 두께(D2)를 가지도록 형성되며, 도 1a 내지 도 1c의 광 전달 구조체(107P, 111P) 중 제2 층(111P)으로 이용될 수 있다. 상기 제2 예비층(111L)은 비정질 실리콘층으로 이루어질 수 있다. 비정질 실리콘층으로 이루어진 상기 상기 제2 예비층(111L)은 후에 결정화 공정을 통해 결정질 실리콘층으로 변경될 수 있다.The second preliminary layer 111L is formed to have a second thickness D2 and may be used as the second layer 111P among the light transmission structures 107P and 111P of FIGS. 1A to 1C. The second preliminary layer 111L may be made of an amorphous silicon layer. The second preliminary layer 111L made of an amorphous silicon layer may later be changed to a crystalline silicon layer through a crystallization process.

상기 제1 마스크층(113L)은 포토레지스트 패턴과 같은 소프트 마스크 패턴 또는 실리콘 산화층(SiO)이나 실리콘 질화층(SiN)과 같은 하드 마스크 패턴일 수 있다.
The first mask layer 113L may be a soft mask pattern such as a photoresist pattern or a hard mask pattern such as a silicon oxide layer (SiO) or a silicon nitride layer (SiN).

도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 도 9a 및 도 9b의 제1 마스크층(113L)은 도 1a 내지 도 1c의 제2 층(111P)을 한정하도록 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 예비층(111L) 상에 제1 마스크 패턴(113P)이 형성될 수 있다. 후속 공정에서는, 상기 제1 마스크 패턴(113P)을 식각 마스크로 이용하여 도 1a 내지 도 1c의 제2 층(111P)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 1a 내지 도 1c의 제2 층의 제1 영역(111Pa)의 너비(L12)는, 이와 대응하는 영역의 상기 제1 마스크 패턴(113P)의 너비(W12)와 동일할 수 있다. Referring to FIGS. 10A to 10C , the first mask layer 113L of FIGS. 9A and 9B may be patterned to define the second layer 111P of FIGS. 1A to 1C . Accordingly, the first mask pattern 113P may be formed on the second preliminary layer 111L. In a subsequent process, the second layer 111P of FIGS. 1A to 1C may be formed using the first mask pattern 113P as an etch mask. Accordingly, the width L12 of the first area 111Pa of the second layer of FIGS. 1A to 1C may be equal to the width W12 of the first mask pattern 113P in the corresponding area.

또한, 상기 제1 마스크 패턴(113P)의 너비(W12)는 이와 대응하는 영역에서의 상기 식각 마스크 패턴(109P)의 너비(W11)와도 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 상기 제1 마스크 패턴(113P)은 제2 예비층(111L)을 식각하기 위한 식각 마스크로 이용되고, 상기 제1 마스크 패턴(113P)과 반전된 패턴을 가지는 상기 식각 정지 패턴(109P)은 상기 식각 공정에서 제1 예비층(107L)의 식각을 방지하기 위한 식각 방어 마스크로 이용될 수 있다.
Additionally, the width W12 of the first mask pattern 113P may be substantially the same as the width W11 of the etch mask pattern 109P in the corresponding area. That is, the first mask pattern 113P is used as an etch mask for etching the second preliminary layer 111L, and the etch stop pattern 109P, which has a pattern inverted from the first mask pattern 113P, is It can be used as an etch protection mask to prevent etching of the first preliminary layer 107L in the etching process.

도 11a 내지 도 11b를 참조하면, 제1 마스크 패턴(113P)를 식각 마스크로 이용하여, 도 10a 내지 도 10c의 제2 예비층(111L)를 선택적으로 식각하여 제2 층(111P)을 형성할 수 있다. 상기 제2 층(111P)은 도 1a 내지 도 1c의 광 전달 구조체 (107P, 111P)의 일부이다.Referring to FIGS. 11A to 11B, the second preliminary layer 111L of FIGS. 10A to 10C is selectively etched using the first mask pattern 113P as an etch mask to form the second layer 111P. You can. The second layer 111P is part of the light transmitting structures 107P and 111P of FIGS. 1A to 1C.

상기 제1 마스크 패턴(113P)에 의해 노출되는 상기 제2 예비층(111L)이 모두 식각되면 식각 정지 패턴(109P)의 상면이 노출될 수 있다. 상기 식각 정지 패턴(109P)은 그 하부에 형성된 제1 예비층(107L)이 상기 식각 공정에 의해 식각되지 않도록 상기 제1 에비층(107L)을 보호할 수 있다.When all of the second preliminary layer 111L exposed by the first mask pattern 113P is etched, the upper surface of the etch stop pattern 109P may be exposed. The etch stop pattern 109P may protect the first preliminary layer 107L formed below the first preliminary layer 107L from being etched by the etching process.

도 12a 내지 도 12b를 참조하면, 도 11a 내지 도 11b의 제1 마스크 패턴(113P) 및 식각 정지 패턴(109P)을 제거할 수 있다. Referring to FIGS. 12A and 12B , the first mask pattern 113P and the etch stop pattern 109P of FIGS. 11A and 11B may be removed.

이후, 비정질 실리콘층으로 이루어진 상기 제1 예비층(107L) 및 제2 층(111P)은 결정화 공정을 통해 결정질 실리콘층으로 변경될 수 있다.Thereafter, the first preliminary layer 107L and the second layer 111P, which are made of an amorphous silicon layer, may be changed into a crystalline silicon layer through a crystallization process.

상기 결정화 공정은 LEG(laser epitaxial growth), SPE(solid phase epitaxy), ELO(epitaxial lateral overgrowth), SEG(selective epitaxial growth), 또는 SPC(solid phase crystallization) 방법으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 결정화 공정은 비정질 실리콘층에 에너지, 예를 들어 열에너지나 레이저 에너지를 가하여 결정질 실리콘층으로 결정화하는 공정일 수 있다.
The crystallization process may be performed by laser epitaxial growth (LEG), solid phase epitaxy (SPE), epitaxial lateral overgrowth (ELO), selective epitaxial growth (SEG), or solid phase crystallization (SPC). That is, the crystallization process may be a process of crystallizing the amorphous silicon layer into a crystalline silicon layer by applying energy, for example, heat energy or laser energy, to the amorphous silicon layer.

도 13a 내지 도 13b를 참조하면, 제1 예비층(107L) 및 제2 층(111P) 상에 제2 마스크층(115L)을 형성할 수 있다. 상기 제2 마스크층(115L)은 포토레지스트 패턴과 같은 소프트 마스크 패턴 또는 실리콘 산화층(SiO)이나 실리콘 질화층(SiN)과 같은 하드 마스크 패턴일 수 있다. 상기 제2 마스크층(115L)은 도 1a 내지 도 1c의 제1 층(107P)을 한정하도록 패터닝될 수 있다.
Referring to FIGS. 13A and 13B , a second mask layer 115L may be formed on the first preliminary layer 107L and the second layer 111P. The second mask layer 115L may be a soft mask pattern such as a photoresist pattern or a hard mask pattern such as a silicon oxide layer (SiO) or a silicon nitride layer (SiN). The second mask layer 115L may be patterned to define the first layer 107P of FIGS. 1A to 1C.

도 14a 내지 도 14c를 참조하면, 도 13a 내지 도 13b의 제2 마스크층(115L)은 도 1a 내지 도 1c의 제1 층(107P)을 한정하도록 패터닝되어, 제2 마스크 패턴(115P)으로 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 14A to 14C , the second mask layer 115L of FIGS. 13A to 13B is patterned to define the first layer 107P of FIGS. 1A to 1C to form a second mask pattern 115P. It can be.

후속 공정에서는, 상기 제2 마스크 패턴(115P)을 식각 마스크로 이용하여 도 1a 내지 도 1c의 제1 층(111P)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 1a 내지 도 1c의 제1 층의 제1 영역(107Pa)의 너비(L11)는, 이와 대응하는 영역의 상기 제1 마스크 패턴(113P)의 너비(W13)와 동일할 수 있다. 또한, 도 1a 내지 도 1c의 제1 층의 제3 영역(107Pc)의 너비(L13)는, 이와 대응하는 영역의 상기 제1 마스크 패턴(113P)의 너비(W14)와 동일할 수 있다.In a subsequent process, the first layer 111P of FIGS. 1A to 1C may be formed using the second mask pattern 115P as an etch mask. Accordingly, the width L11 of the first area 107Pa of the first layer of FIGS. 1A to 1C may be equal to the width W13 of the first mask pattern 113P in the corresponding area. Additionally, the width L13 of the third region 107Pc of the first layer of FIGS. 1A to 1C may be equal to the width W14 of the first mask pattern 113P in the corresponding region.

이후, 상기 제1 마스크 패턴(115P)을 제거하여, 서로 다른 두께와 형상을 갖는 복수의 구조물들, 즉 제1 구조물 (107Pa, 111Pa), 연결 구조물(107Pb, 111Pb), 제2 구조물(107Pc)을 포함하는 도 1a 내지 도 1c의 광 소자(100)를 제조할 수 있다.Thereafter, the first mask pattern 115P is removed to form a plurality of structures having different thicknesses and shapes, namely, first structures 107Pa and 111Pa, connection structures 107Pb and 111Pb, and second structures 107Pc. The optical device 100 of FIGS. 1A to 1C including can be manufactured.

다만, 상기 광 소자(100)를 제조하기 위한 방법은 도 6a 내지 도 14c에 따른 제조 방법에 한정되지 않으며, 식각 시간 제어를 통한 일반적인 식각 공정 또는 리프트 오프 공정을 통해서도 형성할 수 있다. 다만, 전술한 방법을 통해 보다 매우 정밀한 두께 제어가 가능하여, 광 소자(100)를 구성하는 개별 구조물들의 기능을 최적화시킬 수 있다.
However, the method for manufacturing the optical device 100 is not limited to the manufacturing method according to FIGS. 6A to 14C, and can also be formed through a general etching process or a lift-off process through etching time control. However, more precise thickness control is possible through the above-described method, so that the functions of individual structures constituting the optical device 100 can be optimized.

도 15a 내지 도 20b는 도 2a 내지 도 3b의 실시예들에 따른 광 소자(200, 300)의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도, 단면도, 및 평면도들이다. 이 경우, 선행 공정은 도 4a 내지 도 9b에 따른 공정 단계와 동일할 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.FIGS. 15A to 20B are perspective views, cross-sectional views, and plan views shown according to the process sequence to explain the manufacturing method of the optical devices 200 and 300 according to the embodiments of FIGS. 2A to 3B. In this case, the preceding process may be the same as the process steps according to FIGS. 4A to 9B, and description thereof will be omitted.

도 15a 및 도 15b를 참조하면, 도 9a 및 도 9b의 제1 마스크층(113L)은 도 2a 내지 도 2b의 제2 층(211P)을 한정하도록 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 예비층(211L) 상에 제1 마스크 패턴(213P)이 형성될 수 있다. 후속 공정에서는, 상기 제1 마스크 패턴(213P)을 식각 마스크로 이용하여 도 2a 내지 도 2c의 제2 층(211P)이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제1 마스크 패턴(213P)의 너비(W22)는 이와 대응하는 영역에서의 상기 식각 마스크 패턴(209P)의 너비(W21)보다 클 수 있다. Referring to FIGS. 15A and 15B , the first mask layer 113L of FIGS. 9A and 9B may be patterned to define the second layer 211P of FIGS. 2A and 2B. Accordingly, the first mask pattern 213P may be formed on the second preliminary layer 211L. In a subsequent process, the second layer 211P of FIGS. 2A to 2C may be formed using the first mask pattern 213P as an etch mask. At this time, the width W22 of the first mask pattern 213P may be larger than the width W21 of the etch mask pattern 209P in the corresponding area.

전술한 바와 같이, 상기 제1 마스크 패턴(213P)은 제2 예비층(211L)을 식각하기 위한 식각 마스크로 이용될 수 있다. 또한, 상기 제2 예비층(211L)의 하부에서 상기 제1 마스크 패턴(213P)과 반전된 패턴의 형상을 가지는 상기 식각 정지 패턴(209P)은, 상기 식각 공정에서 제1 예비층(207L)의 식각을 방지하기 위한 식각 방어 마스크로 이용될 수 있다. 이 때, 상기 제1 마스크 패턴(213P)과 상기 식각 정지 패턴(209P)간의 정렬이 맞지 않은 경우, 상기 제1 예비층(207L)의 일부 영역이 상기 식각 정지 패턴(209P)에 의해 노출된 영역이 상기 제1 마스크 패턴(213P)에 의해 보호되지 못하고 식각될 수 있다. 따라서, 상기 제1 마스크 패턴(213P)의 너비(W22)를 상기 식각 정지 패턴(209P)의 너비(W21)보다 소정의 너비만큼 크게 형성하여, 정렬이 맞지 않은 경우에도 상기 식각 정지 패턴(209P)에 의해 노출된 영역이 상기 제1 마스크 패턴(213P)에 의해 보호될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 예비층(211L)의 식각 공정에서 상기 제1 예비층(207L)의 의도하지 않은 식각을 방지할 수 있다.
As described above, the first mask pattern 213P may be used as an etch mask for etching the second preliminary layer 211L. In addition, the etch stop pattern 209P, which has a shape that is inverted from that of the first mask pattern 213P, at the bottom of the second preliminary layer 211L, is formed on the first preliminary layer 207L in the etching process. It can be used as an etch protection mask to prevent etching. At this time, when the first mask pattern 213P and the etch stop pattern 209P are not aligned, a partial area of the first preliminary layer 207L is exposed by the etch stop pattern 209P. It may not be protected by the first mask pattern 213P and may be etched. Accordingly, the width W22 of the first mask pattern 213P is formed to be larger than the width W21 of the etch stop pattern 209P by a predetermined width, so that the etch stop pattern 209P is maintained even when the alignment is misaligned. The area exposed may be protected by the first mask pattern 213P. Accordingly, unintentional etching of the first preliminary layer 207L can be prevented during the etching process of the second preliminary layer 211L.

도 16a 내지 도 16b를 참조하면, 제1 마스크 패턴(213P)를 식각 마스크로 이용하여, 도 15a 내지 도 15c의 제2 예비층(211L)를 선택적으로 식각하여 제2 층(211P)을 형성할 수 있다. 상기 제2 층(121P)은 도 2a 내지 도 2b의 광 전달 구조체 (207P, 211P)의 일부이다.Referring to FIGS. 16A to 16B, the second preliminary layer 211L of FIGS. 15A to 15C is selectively etched using the first mask pattern 213P as an etch mask to form the second layer 211P. You can. The second layer 121P is part of the light transmitting structures 207P and 211P of FIGS. 2A and 2B.

상기 제1 마스크 패턴(213P)에 의해 노출되는 상기 제2 예비층(211L)이 모두 식각되면 식각 정지 패턴(209P)의 상면이 노출될 수 있다. 상기 식각 정지 패턴(209P)은 그 하부에 형성된 제2 예비층(107L)이 상기 식각 공정에 의해 식각되지 않도록 상기 제1 예비층(207L)을 보호할 수 있다.When all of the second preliminary layer 211L exposed by the first mask pattern 213P is etched, the upper surface of the etch stop pattern 209P may be exposed. The etch stop pattern 209P may protect the first preliminary layer 207L so that the second preliminary layer 107L formed below it is not etched by the etching process.

이 때, 상기 제1 마스크 패턴(213P)의 너비(W22)는 이와 대응하는 영역에서의 상기 식각 정지 패턴(209P)의 너비(W21)보다 클 수 있다.
At this time, the width W22 of the first mask pattern 213P may be larger than the width W21 of the etch stop pattern 209P in the corresponding area.

도 17a 내지 도 17b를 참조하면, 제2 층(211P) 상에 형성된 도 16a 내지 도 16b의 제1 마스크 패턴(213P)과, 도 16a 내지 도 16b의 식각 정지 패턴(209P) 중 상면이 외부로 노출된 영역을 선택적으로 제거할 수 있다. Referring to FIGS. 17A and 17B , the upper surface of the first mask pattern 213P of FIGS. 16A and 16B formed on the second layer 211P and the etch stop pattern 209P of FIGS. 16A and 16B are exposed to the outside. Exposed areas can be selectively removed.

이 때, 상기 제2 층(211P)의 너비(W22)는 도 16a 내지 도 16b의 식각 정지 패턴(209P)의 너비(W21)보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 층(211P)의 측면 하부의 가장자리를 따라 상기 식각 정지 패턴(209P)의 일부 영역이 띠(band) 형상으로 형성될 수 있다.At this time, the width W22 of the second layer 211P may be larger than the width W21 of the etch stop pattern 209P of FIGS. 16A and 16B. Accordingly, a partial area of the etch stop pattern 209P may be formed in a band shape along the lower edge of the side of the second layer 211P.

이후, 비정질 실리콘층으로 이루어진 상기 제1 예비층(207L) 및 제2 층(211P)은 결정화 공정을 통해 결정질 실리콘층으로 변경될 수 있다. 상기 결정화 공정은 비정질 실리콘층에 에너지, 예를 들어 열에너지나 레이저 에너지를 가하여 결정질 실리콘층으로 결정화하는 공정으로, 상세한 방법은 전술한 바와 같다.Thereafter, the first preliminary layer 207L and the second layer 211P, which are made of an amorphous silicon layer, may be changed into a crystalline silicon layer through a crystallization process. The crystallization process is a process of crystallizing the amorphous silicon layer into a crystalline silicon layer by applying energy, for example, heat energy or laser energy, to the amorphous silicon layer. The detailed method is as described above.

도 18a 내지 도 18b를 참조하면, 제1 예비층(207L) 및 제2 층(211P) 상에 제2 마스크층(215L)을 형성할 수 있다. 상기 제2 마스크층(215L)은 소프트 마스크 패턴 또는 하드 마스크 패턴일 수 있다.
Referring to FIGS. 18A and 18B , a second mask layer 215L may be formed on the first preliminary layer 207L and the second layer 211P. The second mask layer 215L may be a soft mask pattern or a hard mask pattern.

도 19a 내지 도 19b를 참조하면, 도 18a 내지 도 18b의 제2 마스크층(215L)은 도 2a 내지 도 2c의 제1 층(207P)을 한정하도록 패터닝되어 제2 마스크 패턴(215P)을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 제2 마스크 패턴(215P)의 너비(W23)는 상기 제2 층(211P)와 동일한 너비를 갖도록 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
19A to 19B, the second mask layer 215L of FIGS. 18A to 18B is patterned to define the first layer 207P of FIGS. 2A to 2C to form a second mask pattern 215P. You can. At this time, the width W23 of the second mask pattern 215P may be selected to have the same width as that of the second layer 211P, but is not limited thereto.

도 20a 내지 도 20b를 참조하면, 제2 마스크 패턴(215P)을 식각 마스크로 이용하여 도 19a 내지 도 19b의 제1 예비층(211L)을 식각하여 제1 층(211P)을 형성할 수 있다. 상기 제1 층(207P)의 너비는, 상기 제1 층(207P) 상에 형성된 제2 층(211P)의 너비와 동일할 수 있다. Referring to FIGS. 20A and 20B , the first preliminary layer 211L of FIGS. 19A and 19B may be etched using the second mask pattern 215P as an etch mask to form the first layer 211P. The width of the first layer 207P may be the same as the width of the second layer 211P formed on the first layer 207P.

이후, 상기 제1 마스크 패턴(215P)을 제거하여, 서로 다른 두께와 형상을 갖는 복수의 구조물들, 즉 제1 구조물 (207Pa, 211Pa), 연결 구조물(207Pb, 211Pb), 제2 구조물(207Pc)을 포함하는 도 2a 내지 도 2b의 광 소자(200)를 제조할 수 있다.
Thereafter, the first mask pattern 215P is removed to form a plurality of structures having different thicknesses and shapes, namely, first structures 207Pa and 211Pa, connection structures 207Pb and 211Pb, and second structures 207Pc. The optical device 200 of FIGS. 2A to 2B including can be manufactured.

도 3a 내지 도 3b의 광 소자(300) 또한 도 15a 내지 도 20b에서 전술한 공정과 유사한 공정으로 형성할 수 있다. 즉, 상기 제2 층(211P)의 측면 하부의 가장자리를 따라 띠 형상으로 형성된 식각 정지 패턴(209PP)을 추가적으로 제거하여 상기 광 소자(300)를 제조할 수 있다. 이 경우, 등방성 식각 공정이 이용될 수 있다.The optical device 300 of FIGS. 3A to 3B can also be formed through a process similar to the process described above with reference to FIGS. 15A to 20B. That is, the optical device 300 can be manufactured by additionally removing the etch stop pattern 209PP formed in a strip shape along the lower edge of the side of the second layer 211P. In this case, an isotropic etching process may be used.

이에 따라, 도 3a 및 도 3c를 다시 참조하면, 상기 광 소자(300)는 제1 층(207P)의 상면의 가장자리를 노출시키면서, 상기 제2 층(211P)의 하부의 가장자리를 따라 형성되는 홈(G)을 포함하도록 제조될 수 있다. Accordingly, referring again to FIGS. 3A and 3C, the optical device 300 exposes the upper edge of the first layer 207P and has a groove formed along the lower edge of the second layer 211P. It can be prepared to include (G).

도 21a 내지 도 22b는 도 4a 내지 도 5c의 실시예들에 따른 광 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 사시도, 단면도, 및 평면도들이다. 이 경우, 선행 공정은 도 4a 내지 도 13b에 따른 공정 단계와 동일할 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.FIGS. 21A to 22B are perspective views, cross-sectional views, and plan views shown according to the process sequence to explain the manufacturing method of the optical device according to the embodiments of FIGS. 4A to 5C. In this case, the preceding process may be the same as the process steps according to FIGS. 4A to 13B, and description thereof will be omitted.

도 21a 및 도 21b를 참조하면, 도 13a 내지 도 13b의 제2 마스크층(415L)은 도 4a 내지 도 4c의 제1 층(407P)을 한정하도록 패터닝되어, 제2 마스크 패턴(415P)을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 제1 층(407P)을 패터닝하기 위한 상기 제2 마스크 패턴(415P)의 너비(W43)는 상기 제2 층(411P)의 너비(W42)보다 클 수 있다.
Referring to FIGS. 21A and 21B , the second mask layer 415L of FIGS. 13A to 13B is patterned to define the first layer 407P of FIGS. 4A to 4C to form a second mask pattern 415P. can do. At this time, the width W43 of the second mask pattern 415P for patterning the first layer 407P may be larger than the width W42 of the second layer 411P.

도 22a 및 도 22b를 참조하면, 제2 마스크 패턴(415P)을 식각 마스크로 이용하여 제1 층(411P)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 층(407P)의 너비(W43)는 상기 제2 층(411P)의 너비(W42)보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 층(407P) 및 제2 층(411P) 간에는 단차가 생길 수 있다.Referring to FIGS. 22A and 22B , the first layer 411P may be formed using the second mask pattern 415P as an etch mask. Accordingly, the width W43 of the first layer 407P may be greater than the width W42 of the second layer 411P. Accordingly, a step may occur between the first layer 407P and the second layer 411P.

이후, 상기 제1 마스크 패턴(415P)을 제거하여, 서로 다른 두께와 형상을 갖는 복수의 구조물들, 즉 제1 구조물 (407Pa, 411Pa), 연결 구조물(407Pb, 411Pb), 제2 구조물(407Pc)을 포함하는 도 4a 내지 도 4c의 광 소자(400)를 제조할 수 있다.Thereafter, the first mask pattern 415P is removed to form a plurality of structures having different thicknesses and shapes, namely, first structures 407Pa and 411Pa, connection structures 407Pb and 411Pb, and second structures 407Pc. The optical device 400 of FIGS. 4A to 4C including can be manufactured.

도 5a 내지 도 5b의 광 소자(500) 또한 도 6a 내지 도 13b, 및 도 21a 내지 도 21b에서 전술한 공정과 유사한 공정으로 형성할 수 있다. The optical device 500 of FIGS. 5A to 5B can also be formed through a process similar to the process described above in FIGS. 6A to 13B and FIGS. 21A to 21B.

다만, 도 11a 및 도 13b에서, 제2 층(113P) 상에 형성된 제1 마스크 패턴(113P)만을 제거하고, 식각 정지 패턴(109P)은 제거하지 않을 수 있다. 이후, 상기 식각 정지 패턴(109P) 및 상기 제2 층(113P) 상에 제2 마스크층(115L)을 형성할 수 있다. However, in FIGS. 11A and 13B, only the first mask pattern 113P formed on the second layer 113P may be removed and the etch stop pattern 109P may not be removed. Thereafter, a second mask layer 115L may be formed on the etch stop pattern 109P and the second layer 113P.

도 21a 내지 도 22b를 다시 참조하면, 상기 식각 정지 패턴(109P) 상에 제2 층(411P)의 너비(W42)보다 큰 너비(W43)를 가지는 제2 마스크 패턴(415P)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 층(407P) 및 제2 층(411P)의 너비 차이에 의해, 상기 제2 층(411P)와 오버랩되지 않고 상기 제1 층(407P) 중 노출되는 면이 생길 수 있다. Referring again to FIGS. 21A to 22B, a second mask pattern 415P having a width W43 greater than the width W42 of the second layer 411P may be formed on the etch stop pattern 109P. . Accordingly, due to the difference in width between the first layer 407P and the second layer 411P, an exposed surface of the first layer 407P may be created without overlapping with the second layer 411P.

이후, 도 5a 및 도 5c를 참조하면, 상기 제1 마스크 패턴(415P)을 제거하여, 광 소자(500)를 제조할 수 있다. 상기 제1 층(407P) 중 상기 제2 층(411P)와 오버랩되지 않는 가장자리 영역에는 식각 정지 패턴(509PP)이 띠 형상으로 형성될 수 있다. 전술한 과정을 따라 서로 다른 두께와 형상을 갖는 복수의 구조물들, 즉 제1 구조물 (507Pa, 511Pa), 연결 구조물(507Pb, 511Pb), 제2 구조물(507Pc)을 포함하는 도 5a 내지 도 5c의 광 소자(500)를 제조할 수 있다.
Thereafter, referring to FIGS. 5A and 5C , the first mask pattern 415P may be removed to manufacture the optical device 500. An etch stop pattern 509PP may be formed in a strip shape on an edge area of the first layer 407P that does not overlap the second layer 411P. 5A to 5C including a plurality of structures having different thicknesses and shapes according to the above-described process, that is, first structures (507Pa, 511Pa), connection structures (507Pb, 511Pb), and second structures (507Pc). The optical device 500 can be manufactured.

도 23은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 광 소자가 적용된 광전 집적 회로 소자를 설명하기 위한 블록도이다. 광신호는 참조번호 74, 80, 82로 표시하고, 전기신호는 76, 78, 84로 표시되어 있다.Figure 23 is a block diagram for explaining an optoelectronic integrated circuit device to which an optical device according to embodiments of the technical idea of the present invention is applied. Optical signals are indicated by reference numbers 74, 80, and 82, and electrical signals are indicated by reference numbers 76, 78, and 84.

도 23을 참조하면, 광전 집적 회로 소자(1000)는 제1 및 제2 광 소자(600, 700), 제1 및 제2 광전 소자(62, 70), 제1 및 제2 전자 소자(64, 72), 및 전광 소자(66)를 포함한다. 각 소자 사이에는 광 신호(74, 80, 82) 또는 전기 신호(76. 78, 84)가 전달될 수 있다.Referring to FIG. 23, the optoelectronic integrated circuit device 1000 includes first and second optical devices 600 and 700, first and second optoelectronic devices 62 and 70, and first and second electronic devices 64, 72), and an electro-optical element 66. Optical signals 74, 80, 82 or electrical signals 76, 78, 84 may be transmitted between each element.

제1 및 제2 전자 소자(64, 72)는 디램과 같은 메모리 소자일 수 있다. 도 23의 제1 및 제2 광 소자(600, 700)는 도 1a 내지 도 5c를 참조하여 설명한 광 소자(100, 200, 300, 400, 500) 중 적어도 하나일 수 있다. 도 23의 광전 집적 회로 소자는 두 개의 광 소자(600, 700) 와 두 개의 전자 소자(64, 72)를 예시하였으나, 세 개 이상의 광소자 또는 세 개 이상의 전자 소자를 포함할 수 있다. The first and second electronic devices 64 and 72 may be memory devices such as DRAM. The first and second optical devices 600 and 700 of FIG. 23 may be at least one of the optical devices 100, 200, 300, 400, and 500 described with reference to FIGS. 1A to 5C. The photoelectric integrated circuit device of FIG. 23 illustrates two optical devices 600 and 700 and two electronic devices 64 and 72, but may include three or more optical devices or three or more electronic devices.

제1 및 제2 광 소자(600, 700)로부터 제1 및 제2 전자 소자(64, 72)로의 통신은 제1 및 제2 광전 소자(62, 70)를 이용하여 수행될 수 있다. 제1 및 제2 광전 소자(62, 70)는 광 신호를 받아 전기 신호를 발생시킬 수 있다. 제1 및 제2 전자 소자(64, 72)로부터 제1 및 제2 광 소자(600, 700)의 통신은 전광 소자(66)를 이용하여 수행할 수 있다. 전광 소자(66)는 전기 신호를 받아 광신호를 발생시킬 수 있다.Communication from the first and second optical devices 600 and 700 to the first and second electronic devices 64 and 72 may be performed using the first and second photoelectric devices 62 and 70. The first and second photoelectric elements 62 and 70 may receive optical signals and generate electrical signals. Communication between the first and second electronic devices 64 and 72 and the first and second optical devices 600 and 700 can be performed using the electro-optical device 66. The electro-optical element 66 can receive electrical signals and generate optical signals.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다. Above, the present invention has been described in detail with preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations can be made by those skilled in the art within the technical spirit and scope of the present invention. Change is possible.

101: 기판, 103T: 트렌치, 105: 클래드층, 107P(107a, 107b, 107c): 제1 층, 111P(111a, 111b): 제2층, 107a, 111a: 제1 구조물, 107Pb, 111Pb: 연결 구조물, 107Pc: 제2 구조물, 107L: 제1 예비층, 111L: 제2 예비층, 109L: 식각 정지층, 109P: 식각 정지 패턴, 113L: 제1 마스크층, 113P: 제1 마스크 패턴, 115L: 제2 마스크층, 115P: 제2 마스크 패턴 101: substrate, 103T: trench, 105: clad layer, 107P (107a, 107b, 107c): first layer, 111P (111a, 111b): second layer, 107a, 111a: first structure, 107Pb, 111Pb: connection Structure, 107Pc: second structure, 107L: first preliminary layer, 111L: second preliminary layer, 109L: etch stop layer, 109P: etch stop pattern, 113L: first mask layer, 113P: first mask pattern, 115L: Second mask layer, 115P: Second mask pattern

Claims (10)

기판;
상기 기판의 일부분에 형성된 트렌치;
상기 트렌치 내에 형성된 클래드층;
상기 클래드층 상에 제1 두께로 형성된 제1 구조물; 및
상기 클래드층 상에 상기 제1 두께와는 다른 제2 두께로 형성된 제2 구조물;을 포함하고,
상기 제1 구조물, 및 상기 제2 구조물로 이루어진 광 전달 구조체는, 제1 층 및 상기 제1 층의 일부 영역 상에 적층된 제2 층으로 나뉘고,
상기 제1 구조물은, 상기 제1 층의 제1 영역 및 상기 제2 층의 제1 영역이 적층된 구조이고,
상기 제2 층은,
상기 제1 층의 상면의 가장자리를 노출시키면서, 상기 제2 층 하부의 가장자리를 따라 형성되는 홈(groove)을 포함하는, 광 소자.Board;
a trench formed in a portion of the substrate;
A clad layer formed within the trench;
a first structure formed on the clad layer to a first thickness; and
A second structure formed on the clad layer with a second thickness different from the first thickness,
The light transmitting structure consisting of the first structure and the second structure is divided into a first layer and a second layer laminated on a partial area of the first layer,
The first structure is a structure in which a first region of the first layer and a first region of the second layer are stacked,
The second layer is,
An optical device comprising a groove formed along a bottom edge of the second layer while exposing an edge of the top surface of the first layer. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 구조물을 제1 방향으로 서로 연결하는 연결 구조물;을 더 포함하고,
상기 제1 방향을 따라 연장되는 상기 제1 구조물의 너비는 상기 제2 구조물의 너비보다 크고,
상기 연결 구조물은 상기 제1 구조물와 연결된 단부로부터 상기 제2 구조물과 연결된 단부로 연장됨에 따라 너비가 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 광 소자.The method of claim 1, further comprising a connecting structure connecting the first and second structures to each other in a first direction,
The width of the first structure extending along the first direction is greater than the width of the second structure,
An optical device, wherein the width of the connecting structure gradually decreases as it extends from an end connected to the first structure to an end connected to the second structure. 제2 항에 있어서, 상기 제1 두께는 상기 제2 두께보다 크고,
상기 연결 구조물은 상기 제1 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광 소자.The method of claim 2, wherein the first thickness is greater than the second thickness,
An optical device, wherein the connection structure has the first thickness. 제2 항에 있어서,
상기 연결 구조물은, 테이퍼 형상을 각각 포함하는, 상기 제1 층의 제2 영역 및 상기 제2 층의 제2 영역이 적층된 구조이고,
상기 제2 구조물은 상기 제1 층의 제3 영역을 포함하는 구조인 것을 특징으로 하는 광 소자.According to clause 2,
The connection structure is a structure in which a second region of the first layer and a second region of the second layer, each including a tapered shape, are stacked,
An optical device, wherein the second structure includes a third region of the first layer. 제4 항에 있어서, 상기 제1 층의 제2 영역은 상기 제1 방향으로 연장되면서 너비가 점차 감소하는 사다리꼴 형상이고, 상기 제2 층의 제2 영역은 상기 제1 방향으로 연장되면서 너비가 점차 감소하는 삼각 형상인 것을 특징으로 하는 광 소자.The method of claim 4, wherein the second region of the first layer has a trapezoidal shape whose width gradually decreases as it extends in the first direction, and the second region of the second layer gradually decreases in width as it extends in the first direction. An optical device characterized by a decreasing triangular shape. 제4 항에 있어서, 상기 제2 층의 제2 영역은, 상기 제1 층의 제2 영역의 일부 영역 및 상기 제1 층의 제3 영역의 일부 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광 소자.The optical device according to claim 4, wherein the second region of the second layer is formed on a partial region of the second region of the first layer and a partial region of the third region of the first layer. 삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 홈을 채우고, 상기 제2 층의 측면 하부의 가장자리를 따라 띠 형상으로 형성된 물질층을 더 포함하고,
상기 물질층은 상기 제1 및 상기 제2 층을 이루는 물질과 식각 선택비가 다른 것을 특징으로 하는 광 소자.The method of claim 1, further comprising a material layer that fills the groove and is formed in a strip shape along a lower edge of a side of the second layer,
The material layer is an optical device characterized in that the etch selectivity is different from the material forming the first and second layers. 제4 항에 있어서, 상기 제1 층의 너비는 상기 제2 층의 너비보다 크고, 상기 제1 층의 상면 중 노출된 면 상에 형성된 물질층을 더 포함하고,
상기 물질층은 상기 제1 및 상기 제2 층을 이루는 물질과 식각 선택비가 다른 것을 특징으로 하는 광 소자.The method of claim 4, wherein the width of the first layer is greater than the width of the second layer, and further includes a material layer formed on an exposed upper surface of the first layer,
The material layer is an optical device characterized in that the etch selectivity is different from the material forming the first and second layers. 기판;
상기 기판의 일부분에 형성된 트렌치 내에 형성된 클래드층;
상기 클래드 층 상에 형성된 제1 층 및 상기 제1 층의 일부 영역 상에 적층된 제2 층을 포함하면서 제1 방향으로 연장되는 광 전달 구조체;를 포함하고,
상기 제1 층은,
상기 제1 방향을 따라 연장되면서 점차 감소하는 너비를 가지는 제1 영역과,
상기 제1 영역 중 최소 너비를 가지는 단부와 연결되어, 상기 최소 너비를 가지면서 연장되는 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 층은,
상기 제1 방향을 따라 연장되면서 점차 감소하는 너비를 가지고, 상기 제2 층의 상면이 삼각 형상을 가지며,
상기 제2 층은,
상기 제1 층의 상면의 가장자리를 노출시키면서, 상기 제2 층 하부의 가장자리를 따라 형성되는 홈(groove)을 포함하는, 광 소자.Board;
a clad layer formed in a trench formed in a portion of the substrate;
A light transmitting structure comprising a first layer formed on the clad layer and a second layer laminated on a portion of the first layer and extending in a first direction,
The first layer is,
a first region having a width that gradually decreases while extending along the first direction;
a second region connected to an end having the minimum width of the first region and extending while having the minimum width;
The second layer is,
It has a width that gradually decreases as it extends along the first direction, and the upper surface of the second layer has a triangular shape,
The second layer is,
An optical device comprising a groove formed along a bottom edge of the second layer while exposing an edge of the top surface of the first layer.
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